聽航天人講述太空“牽手”背后的硬核故事

央視網消息：夢天實驗艙與空間站組合體進行交會對接，可以是說我國載人航天工程當中最大質量的兩個航天器的太空“握手”，控制難度明顯增大。為此，科研人員也想出了不少辦法，讓他們能夠在太空里穩穩“握手”。

此次夢天實驗艙要與空間站組合體進行交會對接，可以說是中國航天史上最“強有力”的一次太空“握手”。夢天實驗艙重達23噸，而空間站則是由天和核心艙、問天實驗艙以及神舟十四號載人飛船、天舟四號貨運飛船組成的“四艙”組合體，總重量更是超過了60噸，要讓這兩個龐然大物完成交會對接，它們就必須“穩穩握手”，盡量減小它們之間的撞擊力。

航天科技集團五院空間站系統電總體主任設計師 梁曉鋒：為了克服對接過程中，大的沖擊對設備造成影響，實際上在交會對接上，是做了相關一些專項設計，一些阻尼設計，以適應大噸位、大質量的交會對接，在整個對接過程中是減緩或者減小對接力，以保護整個對接機構，減少對整個組合體和設備的沖擊。

此次交會對接的另一大考驗，就是夢天實驗艙攜帶著兩個巨大的太陽能帆板，它們不僅面積大，并且采用的是柔性材料，就好比帶著一對巨大的“軟翅膀”進行交會對接，控制難度可以說是空前之高。為此，科研人員也專門為夢天實驗艙設計了一套太陽帆板展開方案，提高了可控性，保證任務穩妥成功。

航天科技集團五院空間站系統總體設計師 羅超：我們（夢天實驗艙）對上來的時候太陽翼一直縮著飛的，到對接上之后，完成太陽翼的二次展開。

太空“牽手”難度大 多重措施保成功

夢天實驗艙與三個月前發射的問天實驗艙“個頭”差不多，但是交會對接過程卻是“難”上加“難”。為了解決這些難題，科研人員設計了大量的預案和措施，保障了此次交會對接最終圓滿成功。

據介紹，此次交會對接的第一個難點，就是夢天實驗艙入軌后，與太陽照射的角度有較大偏差，導致太陽帆板發電能力弱，能源緊缺。如果不能在規定的時間內完成交會對接，就需要緊急調整“夢天”的姿態朝向太陽從而補充能源，這樣就會導致交會對接時間的拖延。為此，科研人員為“夢天”特別制定了交會對接任務故障預案。

第二個難點便是在于此次交會對接的目標——空間站組合體上。上一次問天實驗艙交會對接時，組合體是“一字”對稱構型，而此次夢天實驗艙交會對接時，由于問天實驗艙已經完成了轉位，因此組合體是“L”字形的非對稱構型，這顯著增加了空間站在軌姿態控制的難度。

航天科技集團五院空間站系統總體設計師 羅超：采用了俯仰偏置一定角度，這樣可以節省很多推進劑，也是有效利用空間力矩。然后，在夢天艙進入最后平移靠攏段的時候，才會把俯仰角度調整到完全水平的狀態，來等待夢天實驗艙的交會對接。

此外，在“夢天”接近組合體時需要開啟反推發動機減速，發動機的羽流會干擾到組合體的姿態，這樣就讓夢天實驗艙與空間站在最后關頭的對接變得更加困難。不過，在科研人員的“精心設計”下，夢天實驗艙精準識別了與空間站組合體的相對距離及相對姿態，通過一點點接近并最終實現了高精度的交會對接。

三型太陽翼為中國空間站提供充沛能源

夢天實驗艙與中國空間站對接并實施轉位后，中國空間站將形成“T”字構型，中國空間站也將同時使用上了三種不同的太陽翼。

在中國空間站的規劃設計過程中，科研人員針對不同艙體的特點與需求，開發了三代太陽翼，每一代都各具特點。神舟載人飛船采用的是第一代剛性太陽翼、天舟貨運飛船采用的是第二代半剛性太陽翼。

中國航天科技集團八院空間站夢天實驗艙電源副主任設計師 劉必海：第一代我們用的叫剛性基板，它是用的碳纖維加鋁蜂窩這種結構的，它的體積比較大。我們的貨運飛船在原來功率需求的進一步提升之上，我們又使用了第二代半剛性的太陽電池翼，它用了碳纖維的框架加玻璃纖維網，就像網球拍，大大降低了整個太陽翼的重量。

相較于神舟飛船和貨運飛船，空間站的兩個實驗艙體積都非常大。同時實驗艙還需要攜帶大量機柜，完成多項在軌實驗，用電量較大。為此，科研人員專門開發了第三代柔性太陽翼，來保障實驗艙的用電需求。

中國航天科技集團八院空間站夢天實驗艙電源副主任設計師 劉必海：現在夢天實驗艙用的太陽翼是我們第三代的太陽電池翼，我們叫柔性太陽電池翼，它具有重量輕、長壽命、大功率的特點。單艙兩個太陽翼的發電能力大概有18千瓦，通俗來講我單個夢天實驗艙一天的發電能力，可以（供）一家三口三個月的使用。

在天和、問天、夢天三艙組合后，空間站的日發電量可達近1000度，讓中國空間站真正實現“用電無憂”。

新一代太陽翼為“夢天”賦能

新一代柔性太陽帆板為中國空間站再添新動力，這個柔性太陽帆板是個什么樣？有哪些特點？跟隨總臺記者去看看。

總臺記者 陳慶濱：由太陽能轉化而來的電能，是在軌航天器的能量來源。與普通航天器有所區別的是，在此次發射的夢天試驗艙上，裝載的就是我身后的這樣一對“軟性翅膀”——柔性太陽帆板。大家可以看到，這個太陽帆板的單板厚度不足1毫米，可謂“薄如紙”， 在這上面還裝有許許多多深藍色玻璃的小鏡子，這每一個小鏡子就宛如一座小型太空發電站，經串聯、并聯后組成太陽電池陣，為航天器提供源源不斷的能量保障。

夢天實驗艙的太陽帆板采用的是我國最新一代的太陽電池陣技術——柔性三結砷化鎵太陽電池陣，它是由十幾萬片柔性太陽電池組成。這些柔性太陽電池單位面積重量僅為傳統太陽電池的50%，但光電轉換效率卻實現大幅的增長。

中電科能源有限公司空間站太陽電池陣項目負責人 蘇彬：三結砷化鎵太陽電池比傳統地面用的硅電池的轉換效率要高出兩倍以上。